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繊維樹脂複合構造体、成形体の製造方法及び成形体
説明

繊維樹脂複合構造体、成形体の製造方法及び成形体

【課題】外観の良好な機械的特性に優れた3次元成形体、及び成形することにより前記成形体を容易に製造することができ、材料脱落の無い取扱性の良好な繊維樹脂複合構造体を提供すること。
【解決手段】(A)熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂と、(B)融点が異なる2成分以上の熱可塑性樹脂の繊維から構成される複合繊維と、(C)前記(B)複合繊維を除く有機繊維及び無機繊維から選ばれる少なくとも1種の繊維と、を含み、前記(B)複合繊維を構成する1成分の熱可塑性樹脂の繊維が少なくとも2本以上の複合繊維間を結着していることを特徴とする繊維樹脂複合構造体、上述の繊維樹脂複合構造体を裁断して所定の形状にする過程を経た後、加熱加圧成形することを特徴とする成形体の製造方法によって得られる成形体。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、繊維複合構造体、成形体の製造方法及び成形体に関する。
【背景技術】
【0002】
プラスチック繊維、炭素繊維、ガラス繊維などの強化繊維と樹脂マトリックスからなる繊維強化複合材料は、強度、剛性に優れているため、電気・電子用途、土木・建築用途、自動車用途、航空機用途等に広く用いられている。なかでも強化繊維が均一に分散した基材を用いた複合材料は、力学特性が等方的になり、さらには高強度を発現する材料であれば適用可能な用途は非常に多くなる。
【0003】
強化繊維を均一かつ等方的に分散し、繊維強化複合材料を作製する方法として、湿式抄造法が検討されている。例えば特許文献1には、フェノール樹脂粉末と強化繊維としてガラス繊維とアラミド繊維を水中に分散し抄造したウェブ状の成形材料を、成形金型にて加熱加圧成形(圧縮成形)して繊維強化のフェノール樹脂成形品を作製している。また、特許文献2には、ガラス繊維とビニロン繊維をフェノール樹脂の微粒子と共に水中に分散させ、これらを抄造し乾燥してシート状の成形材料を得た後に、金型内で加熱加圧成形して板状成形品を作製することが記載されており、抄造する強化繊維及び分散混抄する樹脂を選定することで、機械的特性を中心とした成形品特性の改良検討が行われている。
【0004】
湿式抄造法は、マトリックス樹脂粒子と強化繊維を水中に分散し、漉きとることによって均一に分散混合した繊維複合材料あり、強化繊維が絡み合うことで加熱加圧成形後の成形体に高強度な特性を付与出来ている。しかし、繊維が強固に絡み合っているために、流動性が乏しく、3次元的な絞り成形では成形体表面に皺が出たり地割れが生じたりするため、板状成形体や極浅い凸形状を有する成形体にしか使われていなかった。また、抄造後の繊維複合材料は樹脂粒子が取扱時に脱落が生じ易く、取扱いが難しかった。
【0005】
立体的な成形容器を製造する方法として、目的とする成形体の外形に合致する窪みを有する網型を作製しておき、その網型によって抄紙原料を湿式抄紙した後に、乾燥して立体的な成形容器製造する方法が一般に知られている。しかし、湿式成形法は成形容器の製造に時間と手間がかかり、極めて生産性が低いといった課題があり、湿式抄造法により作製した抄紙シートの絞り加工が検討されている。
【0006】
湿式抄造法により作製した複合シートの絞り加工について、特許文献3には、天然パルプと熱接着性を有し適度な繊維伸度を有する熱可塑性繊維を含むプレス成形用紙が記載されており、特許文献4には、熱可塑性繊維を主成分とする紙層とセルロースパルプを主成分とする紙層の積層構造による熱成形用の板紙が記載されているが、抄造した複合シートの絞り成形性は良いものの、成形体の機械強度については高強度と言えるものではなく、適用可能な用途が電気・電子部品の包装容器、その他の工業用部品の包装容器、各種食品の包装容器や、トレイ、使い捨て食器(弁当箱、折り箱など)、車輌内装材、包装用緩衝材などに限定されるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平10−95024号公報
【特許文献2】特開平10−166361号公報
【特許文献3】特開平10−8393号公報
【特許文献4】特開2000−265400公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、外観の良好な機械的特性に優れた3次元成形体、及び成形することにより成形体を容易に製造することができ、材料脱落の無い取扱性の良好な繊維樹脂複合構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
このような目的は、下記(1)〜(15)の本発明により達成される。
(1)(A)熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂と、(B)融点が異なる2成分以上の熱可塑性樹脂の繊維から構成される複合繊維と、(C)前記(B)複合繊維を除く有機繊維及び無機繊維から選ばれる少なくとも1種の繊維と、を含み、前記(B)複合繊維を構成する1成分の熱可塑性樹脂の繊維が少なくとも2本以上の複合繊維間を結着していることを特徴とする繊維樹脂複合構造体。
【0010】
(2)前記(B)複合繊維の横断面における最も低融点の成分の占有面積をS、他の成分の占有面積をSとした時、それらの占有面積の比S/Sが2/8〜8/2であることを特徴とする第(1)項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【0011】
(3)前記(B)複合繊維が当該繊維複合構造体中に1質量%以上、30質量%以下の割合で含まれることを特徴とする第(1)項又は第(2)項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【0012】
(4)前記(B)複合繊維が、2成分以上が貼り合わされている積層型の構造を有することを特徴とする第(1)項から第(3)項のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【0013】
(5)前記(B)複合繊維が、最も低融点の成分が鞘部を構成し、他の成分が芯部を構成する芯鞘型の構造を有することを特徴とする第(1)項から第(3)項のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【0014】
(6)前記(B)複合繊維の室温における伸度が10〜200%であることを特徴とする第(1)項から第(5)項のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【0015】
(7)前記(B)複合繊維を構成する最も低融点の成分を除く他の成分の融点が、前記(A)樹脂に含まれてもよい前記熱可塑性樹脂の融点及び前記(C)繊維に含まれてもよい有機繊維を構成する樹脂の融点よりも低いことを特徴とする第(1)項から第(6)項のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【0016】
(8)前記(B)複合繊維を構成する最も低融点の成分の融点が、前記(A)樹脂に含まれてもよい前記熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低いことを特徴とする第(1)項から第(6)項のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【0017】
(9)前記(C)繊維が、アラミド繊維、ガラス繊維及び炭素繊維から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする第(1)項から第(8)項のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【0018】
(10)前記(C)繊維が、有機繊維をフィブリル化したパルプ繊維をさらに含むことを特徴とする第(1)項から第(9)項のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【0019】
(11)前記(A)樹脂、前記(B)複合繊維、前記(C)繊維を含む構成材料を溶媒に分散させた後、抄造薬剤を添加して構成材料を凝集させ、その凝集物を溶媒と分離させた
後、その溶媒を除去して得られる複合材料組成物であって、前記溶媒の除去後に、前記(B)複合繊維中の最も低融点の成分の融点よりも高い温度にて熱処理を行うことで得られることを特徴とする第(1)項から第(10)項のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構
造体。
【0020】
(12)前記熱処理を行う温度が、前記(B)複合繊維を構成する最も低融点の成分を除く他の成分の融点、前記(A)樹脂に含まれてもよい前記熱可塑性樹脂の融点、及び前記(C)繊維に含まれてもよい有機繊維を構成する樹脂の融点、ならびに、前記(A)樹脂に含まれてもよい前記熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低い温度であることを特徴とする第(11)項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【0021】
(13)第(1)項から第(12)項のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体を裁断して所定の形状にする過程を経た後、加熱加圧成形することを特徴とする成形体の製造方法。
【0022】
(14)凹凸形状を有する成形体の製造方法であって、第(1)項から第(12)項のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体を、コールドプレスにより最終成形体に類似した凹凸を賦形した後に所定の形状にする過程を経て、加熱加圧プレスすることを特徴とする成形体の製造方法。
【0023】
(15)第(13)項又は第(14)項に記載の成形体の製造方法によって得られることを特徴とする成形体。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、外観が良好で機械的特性に優れた絞り成形体が得られる。特に、軽くて高強度な3次元成形体が得られるので、携帯性を有する電子機器の筐体の様な構造体に好適に利用することができる。
【0025】
また、本発明によれば、成形することにより、成形体を容易に製造することができる繊維樹脂複合構造体が得られる。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下に、本発明の好ましい実施形態に基づき説明する。
本発明の繊維樹脂複合構造体は、(A)熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂と、(B)融点が異なる2成分以上の熱可塑性樹脂の繊維から構成される複合繊維と、(C)(B)複合繊維を除く有機繊維及び無機繊維から選ばれる少なくとも1種の繊維と、を含み、(B)複合繊維を構成する1成分の熱可塑性樹脂の繊維が少なくとも2本以上の複合繊維間を結着していることを特徴とする。また、本発明の成形体は、上述の繊維樹脂複合構造体を裁断して所定の形状にする過程を経た後、加熱加圧成形することを特徴とする本発明の成形体の製造方法によって得られる。これにより、繊維樹脂複合構造体を加熱加圧成形する過程において、結着した(B)複合繊維が弾性変形することによって、絞り等の立体的なへの充填性が向上することで、外観が良好で機械的特性に優れた絞り成形体、特に、軽くて高強度な3次元成形体を得ることが可能となる。なお、成形体の外観とは、表面に見られる地割れ等の構造欠陥の有無を示し、成形体の機械的特性とは、表面の変形し難さといった機械的強度、疲労強度、衝撃強度等の物理的特性の総称である。
【0027】
まず、本発明の繊維樹脂複合構造体について説明する。本発明の繊維樹脂複合構造体には、(A)熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂を用いることができる。このような(A)樹脂としては、特に限定されるものではなく、各種熱可塑
性樹脂、各種熱硬化性樹脂が挙げられ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド(例:ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6−12、ナイロン6−66)、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート(PC)、ポリ−(4−メチルペンテン−1)、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリシクロヘキサンテレフタレート(PCT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド、ポリアセタール(POM)、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、又はこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。樹脂は湿式抄造により繊維等と複合化することから、常温で粒子状又は繊維状であり、水に不溶であるものが好ましい。これらのなかでも熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリフェニレンスルフィドから選ばれる少なくとも一種の樹脂が、成形体の耐熱性を高めることができる点、更に高融点であるため併用する(B)複合繊維の選択幅が広くできる点で特に好ましい。また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂から選ばれる少なくとも一種の樹脂が、成形体の耐熱性を高めることができる点、更に硬化温度が比較的高いため併用する(B)複合繊維の選択幅が広くできる点で特に好ましい。
【0028】
(A)樹脂の配合量としては、繊維樹脂複合構造体全体に対して、好ましくは10〜80質量%、さらに好ましくは20〜70質量%、特に好ましくは30〜60質量%である。これにより、繊維樹脂複合構造体を加熱加圧成形した場合に、外観が良好で且つ樹脂偏在の少ない成形体を作製することができる。
【0029】
本発明の繊維樹脂複合構造体には、(B)融点が異なる2成分以上の熱可塑性樹脂の繊維から構成される複合繊維を用いることができる。このような(B)複合繊維としては、特に限定されるものではないが、例えば、2成分以上が貼り合わされている積層型の構造を有する複合繊維や、最も低融点の成分が鞘部を構成し、他の成分が芯部を構成する芯鞘型の構造を有する複合繊維などが挙げられるが、これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。(B)融点が異なる2成分以上の熱可塑性樹脂の繊維から構成される複合繊維は、最も低融点の成分の融点より高い温度熱処理するなどして、最も低融点の成分を溶融させることによって、(B)複合繊維間や、繊維樹脂複合構造体の各構成成分間を結着することができ、繊維樹脂複合構造体の構成成分の脱落を抑制することができ、更には、加熱成形により得られる成形体の衝撃強度を向上させることができる。これらの中でも、最も低融点の成分が鞘部を構成し、他の成分が芯部を構成する芯鞘型の構造を有する複合繊維が、熱結着性の点から好ましい。芯鞘型の構造を有する複合繊維は、芯部分
と鞘部分とは同心でもよく、偏心していてもよい。
【0030】
(B)複合繊維は、その平均繊維長が1〜30mmであるのが好ましく、より好ましくは1.5〜20mm、更に好ましくは2〜15mmである。(B)複合繊維の平均繊維長が上記下限値未満であると、(B)複合繊維同士の網目状構造の形成が不十分となり、絞り加工した成形体の地割れを抑制する効果が充分に得られない恐れがある。一方、(B)複合繊維の平均繊維長が上記上限値を超える場合、繊維樹脂複合構造体中において(B)複合繊維を均一に分散させることができず、機械的特性が不均一になる恐れがある。
【0031】
また、(B)複合繊維の繊維径は、5〜60μmであるのが好ましく、10〜30μmであるのがより好ましい。(B)複合繊維の平均繊維径が上記範囲内であれば、低(B)複合繊維が結着した網目状構造の形成が十分であり、更に、繊維樹脂複合構造体中の均一な分散性が付与される。(B)複合繊維の繊維径が上記下限値を下回る場合には、(B)複合繊維同士、及び(B)複合繊維と(C)繊維とを結着する拘束力が低下してしまう恐れがある。また、(B)複合繊維の繊維径が上記上限値を超える場合には、繊維樹脂複合構造体中において(B)複合繊維が偏在し易くなり分散性が低下するため、結着力が低下してしまう恐れがある。
【0032】
(B)複合繊維における最も低融点の成分は、その融点Tmlが繊維樹脂複合構造体を構成する(A)樹脂に含まれてもよい熱可塑性樹脂の融点及び(C)繊維に含まれてもよい有機繊維を構成する樹脂の融点よりも低いことが好ましい。また、(B)複合繊維における最も低融点の成分は、その融点Tmlが(A)樹脂に含まれてもよい熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低いことが好ましい。より具体的には、融点Tmlは80〜200℃であることが好ましく、90〜160℃であることが特に好ましい。これにより、繊維樹脂複合構造体を構成する(A)樹脂や(C)繊維に支障をきたすことなく、(B)複合繊維における最も低融点の成分を溶融して網目状構造を形成することができるため、(B)複合繊維同士の接点の結着性、ならびに、(B)複合繊維と繊維樹脂複合構造体の他の構成成分である(A)樹脂、(C)繊維などとの接点の結着性が良好となり、網目状構造を十分に形成することが可能となる。一方、(B)複合繊維における最も低融点の成分を除く他の成分は、その融点Tmhが繊維樹脂複合構造体を構成する(A)樹脂に含まれてもよい熱可塑性樹脂の融点及び(C)繊維に含まれてもよい有機繊維を構成する樹脂の融点よりも低いことが好ましい。また、(B)複合繊維における最も低融点の成分を除く他の成分は、その融点Tmhが繊維樹脂複合構造体を構成する(A)樹脂に含まれてもよい熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低いことが好ましい。より具体的には、融点Tmhは150〜250℃であることが好ましく、160〜200℃であることが特に好ましい。これにより、最終成形体の成形時において、Tmhよりも低い温度域に留まるプレス成形初期の加熱段階では、(B)複合繊維の網目状構造体が弾性変形することで繊維樹脂複合構造体の地割れを抑制し、Tmhを越えて成形設定温度近傍まで到達した段階では、(B)複合繊維の網目状構造が消失し、繊維樹脂複合構造体が成形体形状を成す際の(A)樹脂や(C)繊維の局所的な再配向を促すことが可能となる。このため、プレス成形初期の加熱段階の弾性変形を効果的に活用でき、特に、(A)樹脂として熱硬化樹脂を用いた場合は、(B)複合繊維の溶融固化成分がマトリックス樹脂中に分散しているため、成形体の衝撃強度等の機械的特性を向上させることが可能となる。
【0033】
(B)複合繊維の最も低融点の成分を除く他の成分の融点Tmhと、最も低融点の成分の融点Tmlとの温度差、即ち、ΔT=Tmh−Tmlは、10〜150℃であることが好ましく、20〜100℃であることが特に好ましい。これにより、(B)複合繊維の最も低融点の成分を除く他の成分の強度を保持したままで、最も低融点の成分が溶融して網目状構造が形成され、凹凸賦形時の弾性変形が効果的に発現でき、更には、外観が良好で機械的特性が良好な成形体を得ることが可能となる。
【0034】
また、(B)複合繊維の横断面において、最も低融点の成分の占有面積Sと最も低融点の成分を除く他の成分の占有面積Sとの面積比S/Sは、複合繊維同士の接点の結着性の点から、2/8〜8/2であることが好ましく、3/7〜7/3であることが特に好ましい。S/Sが、上記下限値未満の場合、繊維同士の結着性が不十分となるため、繊維樹脂複合構造体の構成成分の脱落を抑制できなくなる恐れがある。また、上記上限値を超える場合は、結着性は良いものの、成形体に地割れ等の外観不良が生じる恐れがある。
【0035】
また、(B)複合繊維の室温における伸度は、10〜200%であることが好ましく、50〜150%であることがより好ましい。これにより、繊維樹脂複合構造体中に形成される網目状構造の弾性変形により、(B)複合繊維や(C)繊維の絡み合い構造を保持しながら立体的な形状賦形を行う点ことが可能となる。(B)複合繊維の室温における伸度が上記下限値未満の場合は、網目状構造が変形により破壊し易いため、成形体に地割れが生じる恐れがある。また、(B)複合繊維の室温における伸度が上記上限値を超える場合は、網目状構造は保持されているものの弾性率が低いため、成形体の地割れを抑制する効果が低下する恐れがある。
【0036】
このような(B)複合繊維として、例えば、ダイワボウポリテック(株)製のNBF(E)、NBF(H)(いずれも芯鞘型の構造を有する複合繊維)、宇部日東化成(株)製のUNKチョップ(REC)((芯鞘型の構造を有する複合繊維)などが市販品として入手可能であるが、これらに限定されるものではない。
【0037】
また、(B)複合繊維の配合量としては、繊維樹脂複合構造体に対して、1〜30質量%であるのが好ましく、5〜20質量%であるのがより好ましい。これにより、成形体の機械的特性を高く維持したまま、立体的な成形加工性も付与することができる。
【0038】
本発明の繊維樹脂複合構造体には、(C)(B)複合繊維を除く有機繊維及び無機繊維から選ばれる少なくとも1種の繊維を用いることができる。このような(C)繊維としては、いかなる材料で構成されたものでもよいが、例えば、ポリエステル繊維、ポリアリレート繊維、ポリアミド繊維、パラ型全芳香族ポリアミド繊維やその共重合体、メタ型アラミド繊維やその共重合体、ポリフェニレンサルファイド繊維、アリル繊維、ポリイミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスチアゾール繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、セルロース繊維のような樹脂繊維の他、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、ロックウール、綿繊維、絹繊維、木質繊維等が挙げられるが、これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
【0039】
これらの(C)繊維のうち、アラミド繊維、ガラス繊維及び炭素繊維から選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。これらの繊維は、十分な引張強度を有するとともに、優れた耐候性を有するものとなるため、成形体を補強する繊維として有用である。
【0040】
(C)繊維の平均繊維長としては、好ましくは0.5〜20mm、より好ましくは1〜15mmのものが用いられる。(C)繊維の平均繊維長が上記範囲内であれば、(C)繊維の分散状態が均一になるので、成形体の機械的特性をムラなく均一に高めることができる。なお、(C)繊維の平均繊維長が上記下限値未満である場合、(C)繊維同士が絡まる確率が低下し、成形体の機械的特性を十分に高めることができない恐れがある。一方、(C)繊維の平均繊維長が上記上限値を超える場合、多数の繊維が絡まり合う確率が高くなり、繊維を均一に分散させることができない恐れがある。
【0041】
また、(C)繊維の繊維径は、0.5〜60μmであるのが好ましく、1〜30μmであるのがより好ましい。(C)繊維の繊維径が上記範囲内であれば、繊維に十分な引張強度と均一な分散性とが付与される。なお、(C)繊維の繊維径が上記下限値未満である場合、(C)繊維の構成材料によっては(C)繊維の引張強度が低下する恐れがある。一方、(C)繊維の繊維径が上記上限値を超える場合、成形体中において(C)繊維を均一に分散させることができず、機械的特性が不均一になる恐れがある。
【0042】
また、(C)繊維の配合量としては、繊維樹脂複合構造体に対して、10〜90質量%であるのが好ましく、20〜80質量%であるのがより好ましい。これにより、成形体の機械的特性を高めることができる。
【0043】
また、(C)繊維には、(A)樹脂との密着性、親和性を高める表面処理をあらかじめ施してもよい。表面処理方法としては、例えば、紫外線照射処理、電子線照射処理、プラズマ照射処理、表面層形成処理等が挙げられる。
【0044】
このうち、表面層としては、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤のようなカップリング剤、各種界面活性剤、各種油剤等が挙げられる。
【0045】
本発明に用いられる(C)繊維には、有機繊維をフィブリル化したパルプ繊維をさらに含むことができる。パルプ繊維としては、特に限定されるものではないが、例えば、リンターパルプや木材パルプ等のセルロース繊維、ケナフ、ジュート、竹などの天然繊維、パラ型全芳香族ポリアミド繊維やその共重合体、芳香族ポリエステル繊維、ポリベンザゾール繊維、メタ型アラミド繊維やその共重合体、アクリル繊維、アクリロニトリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維をフィブリル化したパルプ状繊維が挙げられる。
【0046】
有機繊維のフィブリル化方法については特に限定されないが、有機繊維を水に分散させたスラリーとしてビーターもしくはリファイナーなどで叩解することにより、フィブリル化処理有機繊維を作製することができる。叩解時のスラリー濃度は任意であるが、固形分濃度0.1〜10質量%が好ましい。
【0047】
また、パルプ繊維の配合量としては、繊維樹脂複合構造体に対して、好ましくは1〜50質量%、さらに好ましくは3〜30質量%、特に好ましくは5〜20質量%である。これにより、樹脂粒子の歩留りが高く、樹脂粒子脱落を抑えた取り扱い性の良い繊維樹脂複合構造体を得ることができ、加熱加圧成形した成形体の機械的特性を高めることができる。
【0048】
本発明の繊維樹脂複合構造体には、材料歩留まり等の向上を目的として抄造薬剤を添加することができる。抄造薬剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、アクリル系重合体、ビニル系重合体、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレンオキシド等の熱可塑性樹脂が挙げられ、これらより選ばれる1種、又は2種以上が用いられる。また、抄造薬剤として用いられる熱可塑性樹脂は、アミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、オキサゾリン基、カルボン酸塩基及び酸無水物基から選択される少なくとも1種の官能基を有することが好ましく、2種以上の官能基を有していてもよい。中でも、アミノ基を有する熱可塑性樹脂がより好ましい。
【0049】
本発明の繊維樹脂複合構造体には、さらに添加剤を添加することができる。添加剤としては、充填剤、導電性付与剤、難燃剤、難燃助剤、顔料、染料、滑剤、離型剤、相溶化剤、分散剤、結晶核剤、可塑剤、熱安定剤、酸化防止剤、着色防止剤、紫外線吸収剤、流動性改質剤、発泡剤、抗菌剤、制震剤、防臭剤、摺動性改質剤、帯電防止剤などが例示され
る。
【0050】
充填剤としては、破砕ガラス、マイカ、タルク、カオリン、セリサイト、ベントナイト、ゾノトライト、セピオライト、スメクタイト、モンモリロナイト、ワラステナイト、シリカ、炭酸カルシウム、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラスマイクロバルーン、クレー、二硫化モリブデン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化アルミ、酸化亜鉛、ポリリン酸カルシウム、グラファイト、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、ホウ酸亜鉛、ホウ酸亜カルシウム、ホウ酸アルミニウムウィスカ、チタン酸カリウムウィスカが例示される。
【0051】
次に、本発明の繊維樹脂複合構造体の製造方法について、一例を挙げて説明するが、この方法に限定されるものではない。まず、(A)樹脂、(B)複合繊維、及び(C)繊維を含む構成材料を、水、アルコール等の溶媒に分散させたスラリー組成物を調製する。スラリー組成物を調製する際の溶媒への各構成材料の投入順序等は、特に限定されず、(A)樹脂、(B)複合繊維、及び(C)繊維の分散状態を確認しながら順次溶媒中に投入することができる。また、このスラリー組成物の調整工程で添加剤、充填剤を混合することができる。スラリー組成物の混合は、パルパーなどの公知のミキサーを用いることができる。構成材料を均一に攪拌混合した後に、抄造薬剤を添加して構成材料を凝集させ、抄造用のスラリー組成物(凝集物)を作製する。これらの工程で、混合の際、気泡の発生を抑制する目的で、一般の抄造の際に用いられる公知の消泡剤を用いることができる。
【0052】
次に、このスラリー組成物(凝集物)を抄造し、繊維樹脂複合構造体を得る。抄造は、長網抄紙機や丸網抄紙機といった連続抄紙機や、箱型抄紙機など公知の抄造装置を用いて抄造することができ、また抄造後、連続抄紙機の場合はそのまま乾燥工程((B)複合繊維の最も低融点の成分の融点よりも低い温度)を経てローラーへ巻き取る。箱型抄紙機などのバッチ式での抄紙機の場合は、抄造後の紙状物を金枠等に保持し、乾燥機などで(B)複合繊維の最も低融点の成分の融点よりも低い温度で適宜時間を調整し乾燥する。次いで、(B)複合繊維の最も低融点の成分の融点より高い温度にて熱処理することにより、(B)複合繊維における最も低融点の成分を溶融させて、(B)複合繊維を構成する1成分の熱可塑性樹脂の繊維が少なくとも2本以上の複合繊維間を結着している状態とする。これらの操作により、(B)複合繊維同士間や、繊維樹脂複合構造体の各構成成分間が結着して網目状構造が十分に形成された、本発明の繊維樹脂複合構造体を製造することができる。なお、熱処理行う温度としては、(B)複合繊維の最も低融点の成分の融点よりも高い温度であって、且つ、(B)複合繊維の最も低融点の成分を除く他の成分の融点、(C)繊維に含まれてもよい有機繊維を構成する樹脂の融点、及び、(A)樹脂に含まれてもよい熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度、あるいは、(A)樹脂に含まれてもよい熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低い温度であることがより好ましい。これにより、繊維樹脂複合構造体の成形性を損なうことなく、強化用に使う(C)繊維は繊維形状のまま残し、さらには、(A)樹脂として熱硬化樹脂を用いる場合は、その部分的なゲル化を生じさせずに、(B)複合繊維の網目状構造を生成することができることで、樹脂粒子の脱落が無く、破断や崩れの無い、取扱い性の良好な繊維樹脂複合構造体を得ることができる。
【0053】
本発明の成形体は、本発明の繊維樹脂複合構造体を加熱加圧成形してなるものである。以下に、本発明の成形体の製造方法について、一例を挙げて説明するが、この方法に限定されるものではない。成形体を作製する準備として、繊維樹脂複合構造体を、(B)複合繊維における最も低融点の成分の融点よりも低い温度にて成形体に類似した凹凸形状に賦形する予備成形(コールドプレス)と、成形に供しない部分を除く裁断を行うことが好ましい。予備成形無しに、繊維樹脂複合構造体中の(B)複合繊維による網目状構造の弾性的な形状保持力を利用できる温度と時間を調整しながら加圧型締めすることで、繊維樹脂複合構造体中の(B)複合繊維や(C)繊維の絡み合いを保持しながら絞り形状を賦形し
成形体を得ることもできるが、予備成形を経ることで成形型への配置作業が容易になり、成形型締め時の繊維樹脂複合構造体のズレ防止、成形型による予熱効率の向上、更に、繊維樹脂複合構造体中の(B)複合繊維で形成された網目状構造の弾性変形を有効に活用できるため、成形体の地割れ抑制を確実に行うことができる。また、予備成形した繊維樹脂複合構造体を裁断することで、不要な部分のトリミング作業が削減でき、不要部分を除くことで加圧加熱時の型締めの均一性が向上し良好な成形体を得ることができる。
【0054】
繊維樹脂複合構造体を、成形体に類似した凹凸形状を賦形する予備成形する方法としては、成形体となる基準面を固体表面で固定し、基準面と対向する面を加圧圧縮でき、成形体の厚みの150〜600%の厚みまで圧縮できる方法であれば特に限定されない。例えば、2つの型で繊維樹脂複合構造体を加圧圧縮するプレス法が挙げられる。プレス法の場合、基準面となる面側は成形体と同様の形状を有する型を用い、対向する面側を賦形する型は、型締めした時のクリアランスが、成形体厚みより150〜600%になるように型の凹凸深さを調整すると良い。予備成形型のクリアランスが上記下限値未満の場合は、繊維樹脂複合構造体を立体的に変形圧縮する時に、構造体に部分的なシワやヨレが生じる恐れがある。また、上記上限値を超える場合は、予備成形による圧縮が不十分となり、成形体を得る加圧加熱成形の型締め時に、構造体に部分的なシワやヨレが生じ成形体の外観も低下してしまう恐れがある。
【0055】
また、プレス法による予備成形の工程において、形状賦形性と型外しの点から、繊維樹脂複合構造体の両面にセパレータを配置しても良く、賦形する絞り形状によってはセパレータの種類を変えても良い。例えば、箱の様な基準面を外側凸面とする凸面と凹面を有する成形体形状の場合、引張せん断歪が生じる凸面側は、スパンボンドシート、プラスチックネット及びプラスチック織布の伸縮率が200〜400%であって剛性のあるセパレータを用いることが好ましい。また、圧縮せん断歪が生じる凹面側は、繊維樹脂複合構造体の圧縮による厚み変化も大きいため、薄めのスパンボンドシート、ストッキングなどナイロン織布の伸縮率が300〜500%であって剛性の低いセパレータを用いることが好ましい。
【0056】
繊維樹脂複合構造体を裁断する方法としては、トムソン刃等による打ち抜き加工、ウォータージェット加工、エアージェット加工、サンドブラスト加工、ショットブラスト加工のような加工媒体を吹き付ける加工方法、レーザー加工による方法等を用いることができる。中でも、ウォータージェット加工が、熱ダメージなく立体形状を賦形した繊維樹脂複合構造体の高さ方向の制約も無い点から好ましい。
【0057】
繊維樹脂複合構造体の加熱加圧成形方法としては特に限定されないが、加熱プレスや金型による加熱圧縮成形等により成形することができる。加熱プレスの方法としては、特に規定はなく、公知のプレス機などを用いることにより行うことができる。このときの、プレス温度やプレス圧、加圧・加熱時間については特に規定はなく、(A)樹脂の組成や融点(熱可塑性樹脂を主な樹脂成分とする場合)又は硬化温度(熱硬化性樹脂を主な樹脂成分とする場合)、また成形体の厚みや密度を考慮した条件で行えば特に問題はないが、(A)樹脂が熱可塑性樹脂を主な樹脂成分とする場合は、主な樹脂成分である熱可塑性樹脂の融点よりも高温であり、(B)複合繊維の低融点を除く成分の融点Tmhよりも高温であり、かつ、(C)繊維中の有機繊維の融点よりも低温となるようにプレス温度を調整することが好ましい。また、(A)樹脂が熱硬化性樹脂を主な樹脂成分とする場合は、その硬化温度と同等の温度であり、(B)複合繊維の低融点を除く成分の融点Tmhよりも高温であり、かつ、(C)繊維中の有機繊維の融点よりも低温となるようにプレス温度を調整することが好ましい。このようなプレス温度に調整することにより、加熱加圧成形時において、Tmhよりも低い温度域に留まる成形初期の加熱段階では、(B)複合繊維の網目状構造体が弾性変形することで繊維樹脂複合構造体の地割れを抑制し、熱可塑性樹脂の
融点やTmhを越えて成形設定温度近傍まで到達した段階では、(B)複合繊維の網目状構造が消失し、繊維樹脂複合構造体が成形体形状を成す際の(A)樹脂や(C)繊維の局所的な再配向を促すことが可能となる。
【0058】
更に、(A)樹脂が熱硬化樹脂を主な樹脂成分とする場合は、熱硬化樹脂を完全に硬化させる目的で、後硬化を行うこともできる。この後硬化条件については、特に規定はなく用いたマトリックス樹脂の硬化温度、(C)繊維中の有機繊維の融点、又は使用環境から求められる耐熱温度等を考慮して適宜決定できるが、例えば、硬化温度±50℃程度とすることができる。
【0059】
以上、本発明について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば成形体には、その表面に任意の構成物(例えば被覆層等)が付加されていてもよい。
【実施例】
【0060】
次に、本発明を実施例に基いて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本実施例に使用した物性項目の測定法は下記の通りで行った。
【0061】
1)成形体の引張強度
下記試験方法・条件により引張強度を測定した。
準拠規格:JIS K7113 プラスチックの引張試験方法
温度:室温
試験機:島津オートグラフ AG−5kNUS MS ((株)島津製作所製)
試験片:JIS K7113 ダンベル1(1/2)号
試験速度:1mm/min
つかみ具間距離:58mm
測定結果は表1に示す。
【0062】
(実施例1)
まず、平均繊維長3mm、繊維径12μmのパラ型アラミド繊維(帝人テクノプロダクツ(株)製「テクノーラ(登録商標) T32PNW 3−12」)と、平均粒径15μm、軟化点75℃のフェノール樹脂粉末(住友ベークライト(株)製の、PR−50731、PR−51723、PR−53529を1:1:1の質量比で混合したフェノール樹脂粉末)と、濾水度が417mlCSFのアラミドパルプ(東レ・デュポン(株)製「Kevlar(登録商標)パルプ1F303」)と、平均繊維長5mm、繊維径18μm、鞘成分の融点が100℃、芯成分の融点が165℃で、鞘成分の面積Sと、芯成分の面積Sの面積比S/Sが62/48、伸度100%の芯鞘型複合繊維1(ダイワボウポリテック(株)製NBF(E))とを、31:45:15:9の質量比で混合し、固形分の濃度が0.5質量%になるように水に分散させて分散液を調製した。
次いで、固形分に対して800ppmのポリエチレンオキシドを抄造薬剤として、分散液に添加して分散スラリー組成物を調製し、これを抄造、脱水、80℃で2時間乾燥した後に、105℃で30分熱処理して厚み5mmの繊維樹脂複合構造体を得た。作製した繊維樹脂複合構造体は樹脂成分の脱落も無く取扱いが良好であった。
次いで、内径が縦×横×深さ=60×120×10mmで各辺が2Rの曲率のある雌型と、雌型とクリアランス3mmにした雄型を用いて、室温(25℃)で30秒間、面圧4.8MPaでプレスし予備成形した。その後成形に不要な部分をトムソン刃で打ち抜き、地割れの無い絞り賦形した繊維樹脂複合構造体を作製した。
次いで、この絞り賦形繊維樹脂複合構造体を、熱プレス機を用いて200℃で10分間、面圧300MPaで熱プレスを行って、縦×横×深さ=60×120×10mmで各辺が2Rの曲率のある壁部分の平均厚さが1mmの箱状の成形体を作製した。得られた成形体は、底面や底部の4つの隅部分や直角に折曲る部分に全くシワ、ヨレ及び地割れが生じ
ておらず、良好な外観であった。
この箱状成形体の底面からの打ち抜き(ダンベル形状に作製したトムソン刃を使用)で引張試験用の試験片を作製して、引張強度を測定した結果、引張強度は200MPaであった。
また、平板状の繊維樹脂複合構造体を200℃で10分間、面圧300MPaで加熱加圧成形し1mm厚さの平板成形体を作製したのち、平板成形体からの打ち抜き(ダンベル形状に作製したトムソン刃を使用)で同様に引張試験用の試験片を作製して、引張強度を測定した結果、引張強度は203MPaであり箱状の成形体からの打ち抜き品と同様の結果であった。
箱状の成形体からの打ち抜き品の引張強度と平板成形体からの打ち抜き品の引張強度の結果から、立体形状を賦形しても繊維やパルプ繊維の絡み合いを維持したまま成形されたことにより、地割れが無く外観の良好な機械的特性の優れた成形体を得ることができたと推察される。
【0063】
(実施例2)
繊維樹脂複合構造体に用いる、パラ型アラミド繊維、フェノール樹脂粉末、アラミドパルプ、芯鞘型複合繊維1の質量比を、40:36:15:9として混合した以外は、実施例1と同様にして、縦×横×深さ=60×120×10mmで平均厚さが1mmの成形体を得た。作製した繊維樹脂複合構造体は樹脂成分の脱落も無く取扱いが良好であった。また、作製した成形体は、底面や底部の4つの隅部分や直角に折曲る部分に全くシワ、ヨレ及び地割れが生じておらず、良好な外観であった。
また、実施例1と同様に、実施例2の繊維樹脂複合構造体から、箱状成形体と板状成形体を作製し、それぞれからの打ち抜き試験片で引張強度を評価した結果、箱状成形体の試験片引張強度は261MPaで、板状成形体の試験片引張強度は258MPaであり、成形体の形状によらず良好な強度特性を維持していた。
【0064】
(比較例1)
実施例1の配合から芯鞘型複合繊維1を除き、パラ型アラミド繊維、フェノール樹脂粉末、アラミドパルプの質量比を、40:45:15として混合した以外は、実施例1と同様にして、繊維樹脂複合構造体を得た。縦×横×深さ=60×120×10mmで平均厚さが1mmの成形体を得た。作製した繊維樹脂複合構造体は、実施例1よりも樹脂成分の脱落が見られ、取扱い性が低下していた。
次いで、実施例1と同様に予備成形を行った結果、絞り賦形した繊維樹脂複合構造体の底面に地割れが生じ、繊維やパルプ繊維の絡み合いが崩れてしまっていたため、箱状成形体を作製することができなかった。
【0065】
(実施例3)
成形体に類似した凹凸形状を繊維樹脂複合構造体に賦形する予備成形を除く以外は、実施例1と同様に、縦×横×深さ=60×120×10mmで平均厚さが1mmの成形体を得た。成形体は、底面や底部の4つの隅部分や直角に折曲る部分に全くシワ、ヨレ及び地割れが生じておらず、良好な外観であり、箱状成形体及び平板成形体からの打ち抜き(ダンベル形状に作製したトムソン刃を使用)で試験片を作製して測定した引張強度特性は、箱状成形体の試験片引張強度が197MPaで、板状成形体の試験片引張強度が200MPaであり、共に良好であった。
成形体を作製する加熱加圧成形温度は200℃であり、網目状構造体を形成する複合繊維である芯鞘型複合繊維1の低融点成分(鞘成分)及び高融点成分(芯成分)のいずれよりも高温であるが、凹凸形状を賦形する型締めの初期段階では、室温から200℃の成形温度へ昇温される過程のため、複合繊維により形成されている網目状構造体は部分的に融解されず構造を保ち、繊維及びパルプ繊維の絡み合いを維持しながら弾性変形をすることで、成形体の地割れを抑制できたものと推察される。
【0066】
(比較例2)
実施例1の配合から芯鞘型複合繊維1を除き、パラ型アラミド繊維、フェノール樹脂粉末、アラミドパルプの質量比を、40:45:15として混合したことと、熱処理を行わない以外は、実施例1と同様にして、繊維樹脂複合構造体を得た後に、実施例3と同様に、予備成形を行わずに箱状成形体を得た。成形体は、底部の4つの隅部分にシワ、ヨレがあり、底面や底面から立ち上がる直角部分に部分的な地割れが生じていた。比較例2の繊維樹脂複合構造体から箱状成形体と板状成形体を作製し、その成形体からの打ち抜き(ダンベル形状に作製したトムソン刃を使用)で試験片を作製して測定した引張強度を評価した結果、板状成形体の引張強度は258MPaと良好であったが、箱状成形体の底面から加工した試験片の引張強度は80MPaであった。機械的強度の低下は繊維及びパルプ繊維の絡み合いが解けた部分(地割れ)が生じてしまい、その部分で樹脂体積の比率が高まったことによるものと推察される。
【0067】
(実施例4)
繊維樹脂複合構造体に用いる、パラ型アラミド繊維、フェノール樹脂粉末、アラミドパルプ、芯鞘型複合繊維1の質量比を、24:45:15:16として混合し、実施例1と同様にして繊維樹脂複合構造体を作製した。次いで、内径が縦×横×深さ=60×120×35mmで各辺が2Rの曲率のある雌型と、雌型とクリアランス2mmにした雄型を用いて、室温で30秒間、面圧4.8MPaでプレスし予備成形した。その後成形に不要な部分をウォータージェット(水圧=200MPa、加工媒体=水道水、ノズル口径=100μm)にてトリミングし、地割れの無い絞り賦形した繊維樹脂複合構造体を作製した。その後、この絞り賦形繊維樹脂複合構造体を、熱プレス機を用いて200℃で10分間、面圧300MPaで熱プレスを行って、縦×横×深さ=60×120×35mmで各辺が2Rの曲率のある壁部分の平均厚さが1mmの箱状の成形体を作製した。成形体は、底面や底部の4つの隅部分や直角に折曲る部分に全くシワ、ヨレ及び地割れが生じておらず、良好な外観であった。
また、実施例1と同様に、実施例4の繊維樹脂複合構造体から箱状成形体と板状成形体を作製し、その成形体からの打ち抜き(ダンベル形状に作製したトムソン刃を使用)で試験片を作製して測定した引張強度を評価した結果、箱状成形体の試験片引張強度は153MPaで、板状成形体の試験片引張強度は151MPaであり、成形体の形状によらず良好な強度特性を維持していた。
【0068】
(実施例5)
実施例1で用いたものと同じパラ型アラミド繊維、フェノール樹脂粉末、アラミドパルプを用い、(B)複合繊維として芯鞘型複合繊維1を用いる代わりに、平均繊維長5mm、繊維径15μm、鞘成分の融点が130℃、芯成分の融点が165℃で、鞘成分の面積Sと、芯成分の面積Sの面積比S/Sが46/54、伸度40%の芯鞘型複合繊維2(宇部日東化成(株)製UNKチョップ(REC))を用い、それらを31:45:15:9の質量比で混合し、固形分の濃度が0.5質量%になるように水に分散させて分散液を調製した。
次いで、固形分に対して800ppmのポリエチレンオキシドを抄造薬剤として、分散液に添加して分散スラリー組成物を調製し、これを抄造、脱水、80℃で2時間乾燥した後に、135℃で5分熱処理して厚み4.5mmの繊維樹脂複合構造体を得た。作製した繊維樹脂複合構造体は樹脂成分の脱落も無く取扱いが良好であった。
次いで、実施例1と同様に予備成形をした後に、実施例1と同様に加熱加圧成形して縦×横×深さ=60×120×10mmで平均厚さが1mmの成形体を得た。成形体は、底面や底部の4つの隅部分や直角に折曲る部分に全くシワ、ヨレ及び地割れが無く、良好な外観であった。また、実施例1と同様に、実施例5の繊維樹脂複合構造体から箱状成形体と板状成形体を作製し、その成形体からの打ち抜き(ダンベル形状に作製したトムソン刃
を使用)で試験片を作製して測定した引張強度を評価した結果、箱状成形体の試験片引張強度は210MPaで、板状成形体の試験片引張強度は215MPaであり、成形体の形状によらず良好な強度特性を維持していた。
【0069】
(実施例6)
実施例1で用いたものと同じパラ型アラミド繊維、フェノール樹脂粉末、アラミドパルプを用い、(B)複合繊維として芯鞘型複合繊維1を用いる代わりに、平均繊維長5mm、繊維径18μm、鞘成分の融点が128℃、芯成分の融点が165℃で、鞘成分の面積Sと、芯成分の面積Sの面積比S/Sが40/60、伸度70%の芯鞘型複合繊維3(ダイワボウポリテック(株)製NBF(H))を用い、それらを34:45:15:6の質量比で混合し、固形分の濃度が0.5質量%になるように水に分散させて分散液を調製した。
次いで、固形分に対して800ppmのポリエチレンオキシドを抄造薬剤として、分散液に添加して分散スラリー組成物を調製し、これを抄造、脱水、80℃で2時間乾燥した後に、133℃で5分熱処理して厚み5mmの繊維樹脂複合構造体を得た。作製した繊維樹脂複合構造体は樹脂成分の脱落も無く取扱いが良好であった。
次いで、実施例1と同様に予備成形をした後に、実施例1と同様に加熱加圧成形して縦×横×深さ=60×120×10mmで平均厚さが1mmの成形体を得た。成形体は、底面や底部の4つの隅部分や直角に折曲る部分に全くシワ、ヨレ及び地割れが無く良好な外観であった。また、実施例1と同様に、実施例6の繊維樹脂複合構造体から、箱状成形体と板状成形体を作製し、その成形体からの打ち抜き(ダンベル形状に作製したトムソン刃を使用)で試験片を作製して測定した引張強度を評価した結果、箱状成形体の試験片引張強度は235MPaで、板状成形体の試験片引張強度は230MPaであり、成形体の形状によらず良好な強度特性を維持していた。
【0070】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0071】
本発明によれば、外観が良好で機械的特性に優れた絞り成形体、特に軽くて高強度な3次元成形体が得られるので、携帯性を有する電子機器の筐体の様な構造体に好適に利用することができる。


【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂と、
(B)融点が異なる2成分以上の熱可塑性樹脂の繊維から構成される複合繊維と、
(C)前記(B)複合繊維を除く有機繊維及び無機繊維から選ばれる少なくとも1種の繊維と、
を含み、
前記(B)複合繊維を構成する1成分の熱可塑性樹脂の繊維が少なくとも2本以上の複合繊維間を結着していることを特徴とする繊維樹脂複合構造体。
【請求項2】
前記(B)複合繊維の横断面における最も低融点の成分の占有面積をS、他の成分の占有面積をSとした時、それらの占有面積の比S/Sが2/8〜8/2であることを特徴とする請求項1に記載の繊維樹脂複合構造体。
【請求項3】
前記(B)複合繊維が当該繊維複合構造体中に1質量%以上、30質量%以下の割合で含まれることを特徴とする請求項1又は2に記載の繊維樹脂複合構造体。
【請求項4】
前記(B)複合繊維が、2成分以上が貼り合わされている積層型の構造を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【請求項5】
前記(B)複合繊維が、最も低融点の成分が鞘部を構成し、他の成分が芯部を構成する芯鞘型の構造を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【請求項6】
前記(B)複合繊維の室温における伸度が10〜200%であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【請求項7】
前記(B)複合繊維を構成する最も低融点の成分を除く他の成分の融点が、前記(A)樹脂に含まれてもよい前記熱可塑性樹脂の融点及び前記(C)繊維に含まれてもよい有機繊維を構成する樹脂の融点よりも低いことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【請求項8】
前記(B)複合繊維を構成する最も低融点の成分の融点が、前記(A)樹脂に含まれてもよい前記熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低いことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【請求項9】
前記(C)繊維が、アラミド繊維、ガラス繊維及び炭素繊維から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【請求項10】
前記(C)繊維が、有機繊維をフィブリル化したパルプ繊維をさらに含むことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【請求項11】
前記(A)樹脂、前記(B)複合繊維、前記(C)繊維を含む構成材料を溶媒に分散させた後、抄造薬剤を添加して構成材料を凝集させ、その凝集物を溶媒と分離させた後、その溶媒を除去して得られる複合材料組成物であって、
前記溶媒の除去後に、前記(B)複合繊維中の最も低融点の成分の融点よりも高い温度にて熱処理を行うことで得られることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体。
【請求項12】
前記熱処理を行う温度が、前記(B)複合繊維を構成する最も低融点の成分を除く他の
成分の融点、前記(A)樹脂に含まれてもよい前記熱可塑性樹脂の融点、及び前記(C)繊維に含まれてもよい有機繊維を構成する樹脂の融点、ならびに、前記(A)樹脂に含まれてもよい前記熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低い温度であることを特徴とする請求項11に記載の繊維樹脂複合構造体。
【請求項13】
請求項1から12のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体を裁断して所定の形状にする過程を経た後、加熱加圧成形することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項14】
凹凸形状を有する成形体の製造方法であって、
請求項1から12のいずれか1項に記載の繊維樹脂複合構造体を、コールドプレスにより最終成形体に類似した凹凸を賦形した後に所定の形状にする過程を経て、加熱加圧プレスすることを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項15】
請求項13又は14に記載の成形体の製造方法によって得られることを特徴とする成形体。


【公開番号】特開2013−1764(P2013−1764A)
【公開日】平成25年1月7日(2013.1.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−132459(P2011−132459)
【出願日】平成23年6月14日(2011.6.14)
【出願人】(000002141)住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Fターム(参考)】